宾夕法尼亚州立大学工程学院负责公平与包容性的临时副院长兼化学工程教授恩里克·戈麦斯表示，回收并不一定能阻止物品最终进入垃圾填埋场。相反，回收只会推迟其使用寿命。例如，回收后制成地毯的塑料瓶最终会在地毯磨损并被丢弃时进入垃圾填埋场。

然而，冷烧结——通过使用溶剂施加压力在低温下将粉末基材料结合成致密形式的过程——允许材料一次又一次地回收利用。

戈麦斯说：“这就是冷烧结的想法：你可以将两种或多种原本要运往垃圾填埋场的材料结合起来，形成复合材料，然后一次又一次地回收复合材料，而不会损失性能。”

在最近的三篇论文中，戈麦斯和他的团队概述了冷烧结的三种新用途，可促进材料科学的回收利用。

在《材料视野》上发表的一篇论文中，研究人员利用冷烧结将聚丙烯(一种常见的废塑料，由于加工和分类问题而难以回收)与陶瓷材料结合在一起。其结果是一种复合材料，可用于制造干墙或室外甲板等结构建筑材料。

该论文的第一作者、化学工程博士生Po-HaoLai表示：“冷烧结塑料与陶瓷材料可生产出坚固、坚韧的复合材料，非常适合用于建筑领域。”“这些复合材料只需添加水即可进行多次回收循环，与传统建筑材料相比，能源和水需求更低。”

此外，研究人员表示，传统的回收通常会导致降级回收，即材料的质量随着每个回收周期的推移而下降，从而导致有价值的特性的损失。通过将塑料废物与陶瓷结合成复合材料，该方法不仅解决了机械回收的局限性，还克服了陶瓷的缺点，例如脆性。

当建筑材料达到使用寿命时，可以在冷烧结过程中再次研磨并重复使用。研究人员展示了对复合材料进行高达10次再研磨和冷烧结的熟练程度。

“如果你用这些材料重做你的甲板，然后决定改变它的设计，你可以简单地恢复它，研磨和冷烧结它，然后将它改造成其他东西，比如门廊或长凳，”布莱恩·沃格特说化学工程教授，MaterialsHorizo​​ns论文的共同通讯作者。

在《ChemSusChem》上发表的一项研究中，研究人员将冷烧结应用于固态电池的固态和液态电解质成分。固态锂电池能量密集、安全、不易燃，可用于电动汽车、可穿戴设备或笔记本电脑电池。

“电池中的缺陷，例如电池固态电解质上的机械应力引起的空隙和裂纹，可能会阻碍锂离子传输路径并导致电池短路，”化学工程博士生蓝一晨说。和该论文的第一作者。

“为了回收经过机械降解的电解质，我们使用冷烧结来重新致密化微观结构，并通过将陶瓷与聚合物和锂盐混合来重新加工复合电解质。”

冷烧结固态电池所需液体电解质的想法产生于2018年，当时戈麦斯集团的一名博士后学者在实验中不小心打破了液体电解质样本。

“他决定通过冷烧结对电解质样品进行再处理，我们发现经过再处理后效果同样好，”戈麦斯说。“我们当时没有意识到这是一个我们可以利用的概念，这就是这篇论文的诞生。”

Lan表示，随着时间的推移，对这些电池中使用的电解质进行再处理和再利用可以降低能源消耗并减少对环境的影响，从而提高所有固态电池类型的可行性和可持续性。

在MRSCommunications发表的一篇论文中，研究人员冷烧结了一种用于电容器的复合材料，电容器是电动汽车的重要部件。在实验中，他们将陶瓷钛酸钡与特氟龙或聚四氟乙烯结合起来。

“我们在MRSCommunications的工作展示了回收材料的潜力，这对于交通电气化至关重要，从而减少温室气体排放，”工业与制造工程助理教授、该论文的共同通讯作者HongtaoSun说道。。

冷烧结技术是由宾州州立大学材料研究所所长、材料科学与工程特聘教授克莱夫·兰德尔(CliveRandall)领导的研究小组于2016年开发出来的。

“我们现在看到世界各地的许多其他研究小组在大学、国家实验室甚至工业界都采用了冷烧结工艺，”兰德尔说。

“我对新兴应用的多样性感到惊讶，但戈麦斯集团的研究为循环经济开辟了一条道路，这是可持续未来所需的极其重要的战略。”

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